TMS320C54x DSP的外設沒有集成UJART串口,可以通過兩種途徑來實現TMS320C54X的LJART串口通信功能。一是通過軟件的方法。二是采用外部接口芯片組,完成RS232信號的接收和發送,并以DSP容易快速訪問的方式與DSP接口。
1 采用軟件模擬
TMS320C54x DSP軟件模擬實現LJART無需額外硬件開銷,僅需通用I/(BIO和XF)、外部中斷INTO以及一個定時器就可實現,硬件連接如圖l所示。
圖l中,XF引腳用于發送數據,BIO腳和INTO腳用于接收數據。此方法可以模擬半雙工通信與全雙工通信。軟件模擬IJART技術允許用戶設置:數據位數(1~16)、奇偶校驗(奇校驗或偶校驗)或無奇偶校驗、停止位(1~2)和波特率。每秒傳輸比特數計算公式為:
改變寄存器TDDR和PRD的設置值,可以獲得不同的波特率。BaudRate最大值是:
其中,clkfreq是DSP系統時鐘,#cycles是子程序執行周期,bit是完成UART功能限定條件(1/2或1)。
另外,需要兩個存儲單元分別用作UART狀態寄存器和計數器,以便控制軟件完成接收與發送任務。
1.1 接收功能
要正確接收數據流,首先要檢測起始位。由于百BIO和INTO連在一起,一旦低電平有效則啟動INTO中斷。首次響應中斷,定時器設置定時周期為1/2碼元寬度,以便保證在起始位中間位置定時中斷采樣BIO引腳。如果采樣電平為高,起始位就是虛假信號,定時器立即停止定時并退出子程序。如果為低,則認為檢測到起始位,關閉外部中斷INTO以免數據流中的O再被誤認為是起始位。接收后續數據時,每次定時器沒置定時周期為一個碼元寬度,保證在碼元中間采樣,從而減少誤碼。當收到若干個(數據位數可根據需要設定為1~16)數據后,再檢測停止位和奇偶校驗位。若數據接收正確,則格式化輸出數據(去掉起始位、停止位和奇偶校驗位)。同時計數器清零,復位RCV(接收標志位.在LJART狀態寄存器中設定)標志位,并開中斷為下一次檢測數據流的起始位做好準備。
1.2 發送功能
一旦發送數據,并且發送子程序被調用,必須先將發送數據格式化(加上起始位、停止位和奇偶校驗位)存在某個存儲單元以備發送。然后,檢測TX位是否被置位(即有無數據正在發送)。若是,則循環等待直到TX(發送標志位,在UART狀態寄存器中設定)被復位為止。要知道何時開始發送下一個數據,需要定時器定時中斷來控制,同時還需要一個發送計數器控制程序流程。由于發送和接收是獨立進行的,它們共用唯一的一個定時器,如果UART在接收數據過程中定時器突然被發送功能占用,則必然會破壞數據。發送數據前必須檢測RCU標志位,確認沒有正在接收數據后才能開始發送數據,否則發送程序等待。因此,準確來講,這種發送接收方式只是一種半雙工方式,發送和接收不能同時進行。如果要實現全雙工通信,則無論是否正在接收數據,發送都延遲一段時間等待下一次接收,然后與其同步進行。
2 增加專用UART接口
利用TLl6C550C和MAX3238分別實現協議轉換和電平轉換。增加專用UART接口的硬件框圖如圖2所示。
主機通過并行方式訪問TIJl6C550C的寄存器,寄存器的設定將控制其內部的控制邏輯模塊,實現對其工作方式的設定(如波特率、校驗位等),同時,訪問寄存器也可以實現對數據的操作(讀取和寫入數據)。RS232數據接口可大致分為三部分;接收模塊、發送模塊和Modem控制邏輯。接收模塊將從SIN引腳輸入的串行數據,按照規定格式取出其數據部分并作校驗,數據接收部分被送入接收寄存器或接收FIFO中,校驗的結果反映在狀態位上。發送模塊將發送寄存器或發送FIF0中的數據按照規定格式加入起始位、停止位和校驗位,并以RS232的串行方式發送至SOUT引腳。Modem控制邏輯通過接收和發送引腳信號,實現對收發操作的控制。
對DSP而言,TLl6C550C是一系列寄存器,它們映射在I/0空間中,通過譯碼電路使它的起始地址為0x4000,那么對其操作即是對其某段地址的I/O進行訪問。LIART的每個寄存器都是8位的,大多數寄存器只能工作在一種模式下(讀或寫)。
2.1 串行傳輸
異步串行數據格式的設置通過線路控制寄存器(LCR)來完成的。除了數據格式外,另外一個指標是波特率,它是通過除數寄存器來設置的,實際的波特率為輸入時鐘信號進行分頻后獲得,其公式如下:
2.2 數據接收
從SIN輸入的數據首先進入接收移位寄存器(RSR),一個字符接收完成后,數據移人接收緩沖寄存器(RBR)。RBR實際是一個16字節的FIFO,當中斷設置時,UART會根據FIFO中接收數據的數目產生中斷,主機設備從RBR中讀取數據后,中斷會自動清除。
2.3 數據發送
發送操作和接收操作相反,主機數據寫入發送保持寄存器(THR),THR是一個16字節的FIFO,然后數據移入發送移位寄存器(TSR),之后送人SOUT。當中斷設置時,UART會根據FIFO中發送數據的數目產生中斷,主機設備可根據中斷來決定是否繼續發送數據。
除了收發操作外,TLl6C550C還可以產生其他類型的中斷,但它只有一根中斷信號引腳INTRPT,因此主機接收到中斷后必須判決產生中斷的信號源。
FIFO的操作通過FCR來設置。當使用FIFO時,UART中最多可存放16字節數據,反之則只能存放一個數據,即相當于FIF0只有一個字節大小。有兩種工作方式:中斷方式和查詢方式。
UART中還有Modem控制寄存器(MClR)和Modem狀態寄存器(MSR),它們用于控制一些信號引腳,能把UART的工作狀態通過硬件的方式表達出來。
2.4部分LIART匯編編程
測試程序:
ST #0x55,*SP(var_reg) ;用來確定LJART設備是存在的
PORTW*SP(vat_reg),ADDR_SPR
PORTR ADDR_SPR.*SP(vaLr_reg)
LD *SP(var_reg),A
SUB #0x55,A,B
BC rs232_no_errclr,BEQ
設置特率程序:
ST #0x83,*SP(vaL_reg)
PORTW*SP(var_reg),ADDK_LCR
ST #0xOO,*SP(var_reg) ;設置波特率為9600
PORTW*SP(var_reg),ADDR_DIV_MSB
ST #0x18,*SP(van_reg)
PORTW*SP(vaLreg),ADDR_DUV_LSB
ST #0x03,*SP(var_reg)
PORTW*SP(var_reg).ADDR_LCR
3 總 結
利用軟件模擬的方法,缺點是DSP將長時間處于對IJART的中斷和處理中,無法全速參與運算,而且占用了外部中斷0和一個定時器(有些TMS320C54XDSP只有一個定時器);優點是在DSP和帶UART的外設之間除了電平轉換部分外不需要另外的硬件,可以節約產品的成本。利用外部接口芯片組的方法,缺點是增加了額外的硬件開銷,從而增加了產品成本;優點是收發數據快,可以和數據處理同步進行,能夠實現系統的實時性。